CN201357220Y - 一种反重力铸造装置 - Google Patents

Abstract

一种反重力铸造装置，由上、下密封室组成，铸型放在上密封室，装有液态合金的坩埚放在下密封室，两个密封室由中隔板隔开，铸型型腔和液态合金通过升液管相连通，中隔板内设有通道9和33，通道9的一端与快速接头8相连接，另一端通过气门7与上密封室1相通，通道33的一端与快速接头32相连接，另一端通过气门34与铸型通道5相通，所述装置还设有管道22和管道15构成的管道系统，所述管道系统中的bc和ec段管道组成锐角形。采用本实用新型充型平稳，铸件凝固时间短，结晶细密，铸件表面质量好。

Description

一种反重力铸造装置

技术领域

本实用新型涉及一种反重力铸造装置，属于铸造技术领域。本实用新型适合于各种金属合金及金属基复合材料的铸造。

技术背景

中国专利申请88102624公开了金属反重力铸造的设备和方法，中国专利申请88102623公开了反重力金属铸造的设备和方法，中国专利申请89106430.3公开了反重力铸造方法及其设备，中国专利申请93107264.6公开了反重力铸造的设备与方法，中国专利申请200510029886.3公开了铝基复合材料的反重力真空吸铸制备方法。上述方法都是将铸型放置于液态合金或熔融的金属基复合材料(以下统称为液态合金)上方的密封室内，对密封室抽真空，密封室与下面的液态合金液面上产生压差，液态合金在此压差的作用下克服重力而充填铸型型腔；上述方法的共同特征是要利用真空泵系统产生压差，系统复杂。

中国专利申请88106919.1公开了一种调压铸造方法，中国专利申请03115678.9公开了原位反应合成铝基复合材料的调压制备方法，中国专利申请200410009617.6公开了一种调压铸造方法和调压铸造用坩埚，他们的共同特征是将铸型放在上密封室内，液态合金放在下密封室的坩埚内，在充型之前，要对上密封室和下密封室或者坩埚内同时抽真空，然后在真空条件下充型，以降低铸型内反压力对充型的阻碍。上述方法除了增加了装置的复杂性之外，对于蒸气压较高金属，如镁、锌或者含有这些金属的合金，容易造成元素挥发。另一方面，上述各种方法都不能有效地解决具有厚大截面的大型砂型铸件凝固时间长问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述方法的缺点，提供一种反重力铸造装置，利用高速气流产生的负压使液态合金充填铸型型腔；利用流动气体换热缩短铸件凝固时间；不用真空充型，解决高蒸气压元素挥发问题。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：一种反重力铸造装置，包括含有铸型3的上密封室1、含有坩埚13的下密封室11，上、下密封室由中隔板10隔离，铸型型腔4通过浇注系统6与升液管14连通，升液管14插入液态合金12中，所述中隔板10内部有通道9和通道33，通道(9)的一端与快速接头(8)相连接，另一端通过气门(7)与上密封室(1)相通，通道(33)的一端与快速接头(32)相连接，另一端通过气门(34)与铸型通道(5)相通，所述装置还设有截止阀16、17、19、21、23、26、30、35，调节阀20、25、29，消声器18、36和压力气源24。

本实用新型的工作过程和原理是：

根据伯努利原理气体速度和压力的关系，利用管道22中高速气流使放置有铸型3的上密封室1产生负压，将液态合金12平稳地吸入铸型型腔4；再通过管道27和31分别将气流引入下密封室11和中隔板中的通道33，再经气门34进入铸型通道5，进入铸型通道5的气体透过铸型材料颗粒间隙扩散到上密封室1，使上密封室1压力增加；当上、下密封室的压力达到设定数值后，上密封室1顶部的截止阀35开启，气体通过消声器36向外排出，同时增加管道31向铸型通道5的进气流量，保持进、出上密封室1的气体流量平衡，使铸型材料颗粒间隙和上密封室1内保持高压气体的流动，直到铸件凝固；铸件凝固完成后，解除上、下密封室的压差，浇注系统6中未凝固的液态合金流回至坩埚13；排出上、下密封室的气体，打开上密封室1，取出铸型3，完成一个工作过程。

所述利用管道22中高速气流使放置有铸型3的上密封室1产生负压，是通过管道系统22和15，其中bc管道和ec管道组成锐角。根据伯努利原理，当高速气流在管道22中由b向d流动，则在管道22中产生负压，于是管道15中产生由e向c方向的气流，在上密封室1造成负压。

所述使上密封室1压力增加，是将气流引入铸型通道5，气流在遇到阻尼塞2的阻尼后向铸型材料颗粒间隙快速渗透，再扩散到上密封室1。

所述使铸型材料颗粒间隙和上密封室1保持高压气体的流动，是上密封室1顶部的截止阀35向外排出的气体流量与管道31进入铸型通道5的气体流量相等。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的装置不用抽真空过程，省去了复杂的真空泵系统，根据伯努利原理气流速度与压力的关系，利用管道高速气流使上密封室产生负压，将液态合金吸入铸型，能够精确控制充型速度，消除了喷溅，充型平稳。

2、上密封室采用铸型通道进气，使铸件凝固过程中铸型材料颗粒间隙的热气体持续不断地排出，而由新的冷空气不断取代，造成铸件/铸型界面强烈的对流热交换，铸件凝固时间减少，铸件凝固组织细化，工作时间缩短。

3、本装置不会造成高蒸气压元素的挥发。

4、在中隔板内设置气体通道，上密封室没有管道连接，开启、移动方便。

附图说明

图1是本实用新型所述的反重力铸造装置结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本装置作进一步详细描述：

实施例1

A357铝合金导弹舱体的砂型铸造

该铸件直径为384毫米，高度615毫米，铸件外圆壁厚4毫米，最大壁厚48毫米。内腔筋条筋板，壁厚3毫米，结构复杂。铸型3内沿圆周分布有6个铸型通道5。这6个铸型通道分别与中隔板10上的6个气门34相连通。铸造开始时，打开截止阀17、19、21和23，其余各阀门关闭。逐渐开启调节阀20，于是气源24中的压缩空气通过管道22沿着bcd从消声器18高速喷出，于是上密封室1内的气体经气门7通过管道15沿着ecd从消声器18排出，在20秒内，在上密封室1逐步产生0.05MPa的负压，在此负压下，碳化硅坩埚13内的液态A357合金12沿着升液管14经浇注系统6进入铸型型腔4；待铸件表面形成凝固壳后，关闭截止阀17、19、21和调节阀20，打开截止阀26、30，通过调节阀25和29的调节，让气体同时从快速接头28进入下密封室11，从快速接头32并沿通道33经气门34进入铸型通道5，进入铸型通道5中的气体由于受到阻尼塞2的阻尼作用，渗透于整个铸型材料颗粒间隙，并扩散到上密封室1，使上密封室1压力增加；当下密封室11的压力达到0.5MPa，上密封室1压力为0.45MPa时，截止阀35开启，上密封室1的气体开始通过消声器36排出，同时加大调节阀29的开度，保持上密封室1顶部的截止阀35向外排出的气体流量与管道31进入铸型通道5的气体流量相等；铸件凝固后，截止26、30、35，调节阀25、29关闭，截止阀16打开，上、下密封室接通，截止阀21打开，上、下密封室和大气接通，开启上密封室1，取出铸型3，完成铸造过程。

实施例2

ZM5合金铸件的砂型铸造

ZM5合金是航空工业常用合金，在真空下易挥发，在空气中容易燃烧。本实施例中，合金按照常规熔炼工艺规范进行熔炼后，连同钢板坩埚吊装到下密封室11中，在铸型混入了4％的烷基磺酸钠和2.5％的硼酸，以提高防燃性。为降低成本，将气源24分作两部分的并联，充型时采用普通的压缩空气，加压时切换为氮气，在合金液面上覆盖有液态光卤石，可以避免合金液与氮化学反应。其他工艺过程与实施例1相同。具体工艺参数如下：充型负压0.028MPa，充型时间15秒，凝固压力0.45MPa。

实施例3

铝合金熔模精密铸造

在本实施例中，熔模型壳用硅溶胶作为粘接剂，制壳材料为莫来石，按照常规制壳工艺制造，经900摄氏度3小时焙烧后自然冷却到室温，然后将型壳装入砂箱内，填入粒度40/70目的造型砂，并做出铸型通道5，其他工艺过程与实施例1完全相同。具体工艺参数如下：充型负压0.02MPa，充型时间5秒，凝固压力0.2MPa。

Claims (2)

1、一种反重力铸造装置，包括含有铸型(3)的上密封室(1)、含有坩埚(13)的下密封室(11)，上、下密封室用中隔板(10)隔离，铸型型腔(4)通过浇注系统(6)与升液管(14)连通，升液管(14)插入液态合金(12)中，其特征在于，所述中隔板(10)内有通道(9)和通道(33)，通道(9)的一端与快速接头(8)相连接，另一端通过气门(7)与上密封室(1)相通，通道(33)的一端与快速接头(32)相连接，另一端通过气门(34)与铸型通道(5)相通，所述装置设有由管道(22)和管道(15)构成的管道系统，所述管道系统中的bc段管道和ec段管道组成锐角形，所述管道系统还设有截止阀(16)、(17)、(19)、(21)、(23)、(26)、(30)、(35)，调节阀(20)、(25)、(29)，消声器(18)、(36)和压力气源(24)。

2、根据权利要求1所述反重力铸造装置，其特征在于，所述通道(9)和通道(33)设在中隔板内部。

Images